工业循环水运行评价和处理方案

橡塑技术与装备CHINA RUBBERIPLASICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT工业循环水运行评价和处理方案冯琼，张秋红，冯平平(中国神马集团橡胶轮胎有限责任公司，河南平顶山467001)摘要:循环冷却水在循环使用的过程中，往往在系统中产生结垢、腐蚀和生物粘泥。介绍了檬胶轮胎公司循环冷却水处理的运行评价和处理方案。实践证明，选择正确的药剂配方，合理的操作方法，良好的运行管理.可以使系统安全可罪地运行，关键词:循环冷却水:评价;水处理;满洗预膜中图分类号: TQ330.46文章编号: 1009-797X(2009)08-0046-05文献标识码;BDO1 : 10.3969/J.ISSN. 1009-797X.2009.08.009中国神马集团橡胶轮眙有限责任公司为适应生产所需，曾于1998年对循环水系统进行技术改造，改造后循环冷却水系统的最大供水量由原生产供水来的400 m/h增加到1200 m/h,井采用腐植酸系防垢技术作为循环水冷却系统的水处理剂。近两年来为缓解缺水与经济发展的矛盾、节生产回水约水资源和保护环境，国家不断上调水资源费生产补充水_也的和污水处理费的征收价格，使企业的生产成本1- -冷却塔:2-冷却塔供水泵:3-热水池，4-冷水池1也随之增加。为降耗增效，我公司及时制定了5- -生产供水泵:6-水表改造前工艺示意图节能规划，在《工业水管理制度》中规定水的重复利用率>90%(循环水占工业用水的80%供水泵(型号为ISG-200-400 (I)，Q=以上)，这样就要求必须有效的提高水的循环重400 m'/h，H=50 m). 4台冷却塔供水泵(型复利用率，为达到此目的，必须确保循环水系号为ISG-200-315 (I)， Q=400 m/h, H=统的安全可靠运行。32 m)和一台型号为BNB-1200的冷却塔组成。其循环水量: 700~1 000 m/h，补充水量: 20~1循环冷却水处理流程、工艺参数及25 m/h。循环冷却给水压力0.5 MPa.温度≤设备介绍循环冷却水处理流程是根据循环冷却水水质32 C ;循环冷却回水压力温度35~40 C,浓缩倍数保持在2.5~3.0之间，系统一直采用腐植标准、补充水水质指标、浓缩倍数、热交换设备酸系防垢技术的方式运行。:对污垢热阻值和腐蚀辜的要求，考虑保护环境、生产给水通过循环水泵将冷水池的水加压节约用水、水质稳定、经济合理，同时吸取成功后进人循环冷却给水管道，供应生产冷却用水。的运行经验，通过技术经济比较后确定的。我公作者简介:冯琼(1968-). 男，工程师，主要从事设备司原循环冷却水处理系统如图1所示。管理工作。循环冷却水系统的主要设备由4台生产收稿日期; 2008- 10-06●46●第35卷第8期设备管理与维护I冯琼等，工业衢环水运行评价和处理方案循环冷却回水则通过循环冷却回水管道依靠重2.3 循环冷却水系统的运行评价力回流到热水池，经冷却塔供水泵送到冷却塔依据调研的情况，根据补充水的水质状况、的配水系统均匀分布后，在冷却塔内自上而下冷却水的运行状态和对冷却塔结垢样品进行了进行气水换热降温，冷却后进人冷水池，再通分析，提出了该系统的运行评价如下。过循环水泵加压供出。如此循环往复。(1)补充水(井水)水质分析见表1.表1补充水质分析.2循环冷却水系统的特点、存在的问项目PHCa2Mg”硬度总碱CIso.SiO,题及运行评价化验结果7.47 89.4 14.1 282 246 21.0 20.8 20.52.1循环冷却水系统的特点注:除PH外，其他项目的单位均为mg/L。(1)轮胎公司换热设备繁多(如空压机.由表I中数据可看出我公司补水水质硬度、密炼机、开炼机、挤出机、水泵等)，井且大小碱度高，以这样的补水水质计算，我公司循环不均，且材质多样，热介质温度不一，给水处水的浓缩倍数最好为3.0~3.5倍。理运行带来一定困难;(2)循环水水质分析见表2。(2) 循环水冷却塔不是一个全封闭系统，塔池与外界直接接触，由外界带来的污染物比表2循环水质分析较多。由于塔池周围的尘土、泥沙、杂草、树项目H浓缩倍数钙硬总碱.浊度叶等杂物，在风天极易进入冷却塔水池，循环化验结果注:除PH外，其他项目的单位均为mg/L.8.60 2.4610.3 360.225冷却水在冷却塔中进行热交换时，这些杂质就进人到循环水中，造成系统悬浮物、浊度偏高;根据以上水质分析结果显示循环水的钙硬+(3)我公司采用地下井水作为循环水的补碱度已超过900 mg/L,表明该循环水系统为结垢充水,水中的Ca. Mg等离子硬度及碱度均较大，型。现场取冷却塔垢样分析，垢层中灼烧残重为溶固含量高。35%~40%，证明该系统为结垢型伴随污泥堆集。2.2 循环冷却水系统存在的问题我们随即对设备的运行状况展开调查:冷却水在循环系统中不断循环使用，由于(1) LW型水冷式空压机是采用往复、脉冲水温升高、流速变化、蒸发、各种无机离子和式工作原理，自然空气通过一、二级压缩，压有机物质的浓缩，冷却塔和冷却水池在室外受力最终达到0.8 MPa/cm'.终出口温度在冷却到阳光照射、风吹雨淋、灰尘杂物的进入，以后仍然达到160 C，为了保证设备的正常运行，及设备的结构和材料等多种因索的综合作用，采用了循环冷却水进行冷却。通过分解空压机会造成系统结垢、氧腐蚀、有害离子腐蚀和微水套、水管道，发现在结垢最严重时，φ120生物腐蚀等。的进水管内径只剩φ50，φ40的管道基本完.2000年底，我们对公司循环水的运行状况全诸塞，结垢致密，十分坚硬，最大厚度达调研，发现由于水质、水处理工艺管理及水处40mm;冷却水套基本不能过水，已基本起不理设施等方面的原因，致使工业循环水在运行到冷却作用。过程中出现了结垢严重和菌藻生长井伴随腐蚀(2)冷却塔填料层带垢层厚度平均为1.5~的产生。水垢的附着、设备腐蚀和微生物的大2mm,已经阻止水的均匀喷淋和水膜的生成,量滋生，导致了系统粘泥污垢堵塞管道、水质冷却塔效率降低。按要求中温机械通风式凉水指标低劣、换热效率下降，极大的影响了循环塔降温效率应为7~9 C，该塔因藻类和垢层堵冷却水系统的正常运行，影响生产甚至会出现塞已达不到设计效率。严重事故。同时由于循环水钙硬度和总碱度仍(3) 密炼机、开炼机辊筒内腔的垢层厚度在增加，导致浓缩倍数减少、补充用水量提高。平均在2 mm以上，冷却效率降低。2009年第35卷●-47●橡塑技术与装备CHINA RUBBERPLASTICS TECHINOL OGY AND EQUIIPMENT综上所述对循环水水质运行评价为:工业淀池，以促使其沉淀后排除，避免堵塞冷却管.冷却水系统从水质而言为轻度结垢型水质，从道或生成泥垢。沉淀物用泥浆泵从沉淀池中的运行状况看已造成大部分换热部位的水垢沉集，集泥坑中抽走。导致循环冷却水系统存在着运行能耗高、降温(2)增设旁流水处理系统效果差的问题，已不能适应生产所需。对循环循环冷却水在循环过程中，大气中的灰尘、冷却水系统必须实现优化运行，即通过规范操粉尘等各种杂质，均会通过冷却塔进人循环水作，提高运行人员的技术水平，合理利用和改系统，它们会使循环水浊度增大。在用化学药造现有的水处理设施，使系统处理效率最高。剂处理循环水过程中，腐植酸药剂与杂质和结为提高装置能力、降低运行成本，我们于2001垢物质络合而在水系统中积累。由于原设计中年上半年对该系统进行了改进。没有旁滤设施，这个问题很难有效解决，只有通过加大排污量来降低水中的浊度。这样浪费3水处理方案了不少补充水，浓缩倍数也上不去，同时也达根据系统的现状和特点，以经济合理的处不到节水和环保的要求，这就要求必须将循环理观念，结合公司的实际，确定公司改造的水水的处理模式做些改变，增设旁流水处理系统，处理系统如图2所示，其工艺流程为:生产给控制好旁流量和进、出旁流设备的浊度，就可保持系统长时间运行下的浊度在控制指标内，减少污垢形成。旁流水处理的目的是保持循环冷却水水质，使系统在满足浓缩倍数的条件下有效、经济地运行。考虑经济合理，同时吸取成功的运行经验，生产回水-本生产供水旁流过滤设备选用重力式无阀滤池，滤料选用石英砂，过滤能力100 m'/h,进水浊度要求小于20 mg/L。它是根据虹吸原理采用滤后水反冲洗，1-冷却塔;2-冷却塔供水泵:3-热水池:4-生产供水泵;不设置反冲洗水泵;滤前进水、滤后出水、反洗5-冷水池:6-水表:7-过滤器↓8- -沉淀池供水、反洗排水均依靠水力控制自动工作。反冲图2改造后工艺示意图洗时杂质将随反洗水排出系统。由于反洗水中杂水通过循环水泵将冷水池的水加压后进人循环质浓度比排污水高得多，所以系统排出的杂质多冷却给水管道，供应生产冷却用水。循环冷却而消耗的水量少，即通过旁滤可使排污量显著降回水则通过循环冷却回水管道依靠重力回流到低，达到降低对补充水水质的要求，减少排污水热水池，-部分经冷却塔供水泵送到冷却塔的量、补充水量，从而保护环境、节约用水。配水系统均匀分布后，在冷却塔内自上而下进(3)更换冷却塔填料行气水换热降温，冷却后进入沉淀池，沉淀后冷却塔的主要作用是对循环冷却水进行冷溢流至冷水池:另-部分经冷却塔供水泵送到却。填料和喷头是冷却塔进行降温的关键部件，旁流水处理系统，进行处理后进入冷水池;再其降温性能如何直接影响冷却塔的效果。原有通过循环水泵加压供出。如此循环往复。填料存在着老化、塌方、结垢、堵塞、脱落等具体的水处理方案如下。一系列问题，造成冷却效果差、夏季水温降不3.1进行水处理 设施改造到设计温度的不利影响。我们在本次改造时用(1)增建沉淀池双向波PVC填料替代原来的大斜波玻漓钢填因腐植酸系除垢剂在防垢、阻垢过程中形料，其抗破碎性和耐压性更好，消除了原填料成絮状沉淀物，因而必须在系统中修建一座沉碎片进入循环水中堵塞管道现象。其片形由正●48.第35卷第8期设备管理与维护冯琼等。工业循环水运行评价和处理方案弦波和梯型波分段错位的直波组成，强化了水3.3系统清洗预膜气扰流和减缓下泄速度，提高了填料的散热质在单台清洗结束后，对整个系统作不停车量，由于增大了通孔面积，可防止泥垢堵塞。系统清洗，主要目的是将管路和泵体内的污垢将原有的玻璃钢旋转布水器改为轻质不锈清理掉，以对新鲜的金属表面进行预膜保护，钢的，喷头选用三溅式喷头，增加了布水的均防止腐蚀的产生。具体操作程序为:匀性，提高了散热效果。(1)将水池内的水保持在1/3水位，以供更换填料和旋转布水器后，在风机运行时水泵可以吸取为限;间相同的情况下冷却水温度较以前下降1~2C，(2) 根据水量投加CJ-201 200x10~*，运大大改善了冷换设备的工艺条件。在气温不高转46~50 h,观察水体浊度,待浊度上升平稳后，的情况下，可通过停运风机实现节能。补排水降浊度在20 mg/L左右;(4)改变循环水塔池周围的环境，硬化塔(3)将水池内的水保持在1/3水位，投加池周围地面，并注意保持其周围的环境卫生，CJ-701清洗预膜剂300x10-*,开泵运行，每防止尘土、泥沙等杂物进人塔池。隔1~2 h分析循环水浊度、硬度、PH等指标，3.2对设备进行单机清洗监测清洗效果和确定清洗时间，待浊度上升趋由于公司的循环水水质处理不善，在冷却势平稳，铁离子上升在500~1 000 mg/L之内时，腔传热面形成垢物况集。垢物的硬度大，采用保持PH值在3.5~4.0运行12 h结束，补水至机械除垢等方法难以清洗，必须采用化学方法标准水位，投加JSF-601 200x10运行48 h,进行清洗，原理示意图见图3所示。其原理是清洗预膜结束。利用泵将配好的清洗液通过联结装置送入清洗3.4 确定水质稳定剂设备的内腔冲释来完成除垢的。继续选用腐植酸系除垢剂作为循环水的水处理剂，其性状无毒、无害，褐黑色粉末或颗粒状，易溶于水，弱碱性，比重约0.9 mm/cm',是-种含有芳香结构大量官能团有机大分子化合物，有较多的含氧活性基因，较强的吸附、交换、络合和螯合能力。具有防垢、阻垢、缓蚀和防青苔滋生方面的作用;通过分析其阻垢、缓蚀效果，浓缩倍数应控制在3.0~3.5，投加浓度为1一清洗波箱，2- -截止阀:3-泵:4- -止回阀:5- -联结装置↓30~40 mg/L。6一清洗的设备3.5 ZHS-X型腐植酸系水稳定剂的投用图3清洗原理示意图控制3个水池的水位线距池顶以下1 m深(1)清洗液的配制:用工业纯盐酸配制成处，根据水位控制线来确定增加或减少补充水;8%~10%的盐酸溶液，按盐酸溶液的总量(以保证循环水的平衡，杜绝跑、冒、滴、漏。在上升计)加入3~4 g/L的缓蚀剂(鸟洛托品) ;述两个条件具备的前提下，确定首次加药量和每(2) 清洗:加热清洗液使其温度控制在天的补药量。首次加药量为1 t,缓慢的同时加50~70 C,开泵进行清洗，清洗时间为4~7 h;在冷却塔供水泵和生产供水泵的进口，以免药剂注意在清洗过程中应不定期补充盐酸，控制酸停留在池内;每天的加药量为8~10 kg,缓慢的液浓度≥6%;清洗结束后用5%浓度的可性钠加在生产供水泵的进口。无论如何，要确保加药水溶液注入清洗设备的内腔，以中和其中残留后的循环水的PH值在7~9,系统进人正常运行。的盐酸溶液;然后用清水冲洗，直至用试纸测3.6分析及监测试流出的溶液到中性为止。循环冷却水系统建立有效的监测手段，是保2009年第35卷●49●橡塑技术与装备CHINA RUBBERIPLASTICS TECHNOL OGY AND EQUIPMENT证工业循环水处理系统良好运行的必不可少的4经济效益分析方法，由于循环水系统水量大，流程长，所以水.1直接经济效益处理药剂在系统中停留时间较长，致使工业循环无阀滤罐投用后，水质明显改善,浊度下降、水处理发生问题在短期时间内表现不明显，建立排污量减少，新鲜水单耗下降，每天少补充水必要的监测手段，就可以在发生问题之前，提示约40t,全年节约水量约14 000t,合人民币3.5问题所在，以便查找原因及时对水处理药剂或工万元(平顶山市污水处理费征收标准为1.0元/t,业循环水处理工艺参数作适当调整。水资源费征收标准为1.2元/t,提水运行费用为(1)水质控制标准:0.3元/t)。排污量减少,污水处理量也相应减少，总碱度< 350 mg/L，以CaCO,计;对实现装置的清洁环保生产大有帮助。总硬度< 50 mg/L,以CaCO,计;4.2间接经济效益浊度≤15 mg/L↓通过循环水水质改进，减少了水冷器物料泄H 7~9漏，提高了循环水水质合格率，降低设备腐蚀和(2)水质分析:每天用6~9的精密试纸测结垢，延长其使用寿命，提高了全厂生产负荷，试循环水的PH值，测量的时间在加药后1~2 h大大降低了能耗，保证了生产安稳运行。同时，测试井计人循环水水位测量及加药记录;每周由于减少了排污量，降低了污水对环境造成的严用酸度计测PH值一次，在加药后1~2 h取样;重影响，其社会效益是不可估算的。每周做一次浊度分析;每半月做一次总溶解固形物分析，防止溶解盐过多而腐蚀设备;每一5评价个月做一次CI~分析,计算浓缩倍数。本工程循环冷却水处理各系统自2001年5(3)腐蚀监测:利用监测换热器及时测取月投人使用至今(2008年8月),运行状况良好，传热面的平均腐蚀速率，每月测取一次腐蚀率;达到了预期要求，效果评价如下:利用挂片器挂片监测循环水非传热面的平均腐(1)腐蚀率达到国家标准(碳钢≤蚀速率，每月测取一次。0.125 mm/a) ,浊度达到II级水要求(≤20 mg/L)，3.7循环水运行 日常管理循环水系统处于良好的运行状态。技术先进、经循环水的正常处理是日常运行中最关键的一济合理;环，其管理素有“三分药剂，七分管理”之说，(2)旁流过滤没备依靠水力控制自动工作，说明管理的重要性.循环水系统转人正常运行后，维护和操作管理方便。在其升温、蒸发和冷却的过程中，冷却水逐渐被(3)符合安全生产、保护环境、节约能源、浓缩，其水质指标会发生变化，运行日常管理主节约用水的要求，井便于维护和操作管理。要是依据水质变化情况进行及时相应的调整。为规范员工操作，2001 年开始订立了《循6结语环水水质过程控制作业指导书》、《循环水水质通过对循环水系统的改进，从根本上解决过程报告单》和《循环水加药日程表》，进行了了循环水系统的“结垢”问题，大大地改善了定岗、定点、定时、定量的合理化管理，同时提用水系统的腐蚀状况，减少了设备的运行故障,高分析人员本身素质，保证了分析结果具有及时降低了维修工作量和运行费用，给生产管理带性、准确性，更好地指导操作人员日常操作。同来了极大的方便。实践证明，对循环冷却水系时设立了专门人员负责循环水的加药工作。负责统。只要选择正确的药剂配方，台理的操作方检查、监督加药质量和数量,井根据分析结果及法，良好的运行管理，-定会获得良好的经济时调整加药量，使各工艺指标控制在公司内控指效益和环境效益.标内，达到保证循环水水质平稳运行的目的。(XS-03)●50●第35卷第8期